المحتويات :

• التهوية
•  فوائد التهوية
• أنواع التهوية:

1. التهوية الطبيعية
2. التهوية الميكانيكية

•  أشكال التهوية
•  مجرى الهواء (Duct)
•  حسابات التهوية
•  الخاتمة

التهوية Ventilation

تعتمد راحة الإنسان على التأثير المشترك للعديد من العوامل، بما في ذلك العوامل المناخية مثل درجة الحرارة، والرطوبة، وحركة الهواء، والإشعاع الشمسي، تعتبر التهوية داخل المباني ذات أهمية كبيرة وتعتبر من العوامل الرئيسية المؤثرة على مناخ المبنى، مع ازدياد عدد السكان، وكثرة استخدام الأجهزة المنزلية، ازدادت نسبة التلوث، والانحباس الحراري، لذلك من المهم أن يؤخذ بعين الاعتبار أهمية التهوية في المباني.

التهوية ventilation: هي عبارة تصف تغيير الهواء داخل المبنى أو المكان المغلق، أو عبارة عن عملية تغيير واستبدال الهواء بهواء جديد نقي

(أي طرد الهواء من المكان، وإدخال هواء نقي مكانه).

‍

فوائد التهوية:

1. توفير الهواء النقي للتنفس - حوالي 0.1 إلى 0.2 لتر / ثانية لكل شخص , والحفاظ على المستوى الصحيح من الأكسجين في الهواء أي حوالي 21 ٪ , والتحكم ب تركيز ثاني أكسيد الكربون CO₂ إلى ما لا يزيد عن 0.1 ٪ .
2. التحكم في الرطوبة - الرطوبة النسبية من 30٪ إلى 70٪ مقبولة.
3. إزالة الحرارة الزائدة من الآلات والأشخاص والإضاءة وما إلى ذلك.
4. التخلص من الروائح والدخان والغبار والملوثات الجوية الأخرى.
5. تخفيف الركود (زيادةحركة الهواء) وتوفير شعور بالانتعاش - حركة الهواء من 0.15 إلى 0.5  م/ث كافية .

أنواع أنظمة التهوية :

‍

1/ التهوية الطبيعية:

هي وسيلة اقتصادية لتوفير تغييرات الهواء في البناء. يتم استخدام مكونات متكاملة مع البناء (يتم إضافتها كجزء من البناء) مثل طوب الهواء وفتحات التهوية، أو النوافذ القابلة للفتح.

كيفية عمل التهوية الطبيعية :

مصادر التهوية الطبيعية هي تأثير / ضغط الرياح وتأثير المدخنة. الهواء البارد يدخل المبنى على مستوى منخفض، وفي المستوى المنخفض يتم تسخينه من قبل الإنسان، الإضاءة والآلات أو بواعث الحرارة الموجودة عن قصد؛ يرتفع الهواء الدافئ داخل المبنى لتصريفه من خلال فتحات عالية المستوى أو يعتمد على المخارج الموجودة.

يمكن أن يكون هذا أكثر فعالية في المباني المكتبية الشاهقة ومراكز التسوق، ولكن لديه  تأثير محدود خلال أشهر الصيف بسبب درجات الحرارة الخارجية الدافئة. هناك حاجة إلى فرق في درجة الحرارة للتأثير على حركة الهواء، وبالتالي يجب النظر في نظام مكمل لحركة الهواء بواسطة الأجهزة الميكانيكية خلال المواسم الأكثر دفئا.

يتم تحديد معدل تغيير الهواء حسب الغرض من المبنى وعدد الأشخاص ، و التفسير المحلي لتشريعات الصحة العامة. تتطلب المباني العامة عادة معدل تهوية 30 م³  للشخص الواحد في الساعة.

التهوية بواسطة المداخن Passive stack ventilation(PSV)

يتكون من قنوات رأسية أو شبه عامودية بقطر 100 إلى150 مم ، تمتد من الشبكات الموضوعة على مستوى السقف إلى المحطات فوق حافة السقف. يمكن تطبيق هذا على المطابخ والحمامات وغرف المرافق. في المباني التي يصل ارتفاعها إلى أربعة طوابق تتطلب مايصل إلى ثلاثة مداخن /قنوات.

PSV موفرة للطاقة وصديقة للبيئة بدون تكاليف تشغيل. يعمل من خلال الجمع بين تأثير المدخنة وحركة الهواء التي تمر فوق السقف وهو ذاتيّ التنظيم، ويستجيب لفرق درجة الحرارة عندما تختلف درجات الحرارة الداخلية والخارجية.

‍

2/ التهوية الميكانيكية Mechanical Ventilation :

* أنظمة التهوية المساعدة ميكانيكيا Mechanically AssistedVentilation Systems (MAVS) :

يمكن تطبيق أنظمة التهوية المساعدة ميكانيكيا على المساكن والمباني التجارية حيث تكون أنظمة PSV غير كافية أو غير عملية.

قد يكون هذا بسبب أن عدد القنوات الفردية سيكون مفرطاً، أي تستهلك مساحة كبيرة واقتحامية مع العديد من محطات السقف.

•  طاقة منخفضة (40 واط)توجد مروحة التشغيل الصامتة عادة داخل هيكل السقف.
•  يعمل بشكل مستمر ويمكن تعزيزه عن طريق التحكم اليدوي عند مستوى  يزيد نشاط الطهي أو الاستحمام. يمكن أيضا استخدام مستشعرات الرطوبة من أجل زيادة تدفق الهواء تلقائيا.

• MAVS مقبولة كبديل لاستخدام المراوح الميكانيكية فيكل غرفة. يجب أن تكون مجاري الهواء التي تمر عبر الجدار أو الأرضية أو السقف مقاومة للحريق، أي محمية بمواد مقاومة للحريق.

* التهويةالميكانيكية مع استرداد الحرارة Mechanical Ventilation with HeatRecovery (MVHR) :

MVHR هو تطوير MAVS ليشمل استعادة الطاقة من الحرارة الزائدة في المروحة و يستخدم أيضاً لاستخراج الهواء الرطب من الحمامات والمطابخ.

• يوفر هذا النظام تهوية مستمرة ومتوازنة، مما يلغي الحاجة إلى فتحات التهوية مثل أجهزة التهوية الهزيلة.
• بصرف النظر عن التسرب الطبيعي من خلال المبنى وحركة الهواء من فتح وإغلاق الأبواب الخارجية، يتم الإغلاق والعزل لزيادة الكفاءة (تقليل صرف الطاقة).
• يمكن استرداد ما يصل إلى 70٪ من الطاقة الحرارية في الهواء القديم، لكن هذا النظام ليس بديل للتدفئة المركزية.

أشكال التهوية الميكانيكية:

كثيراً ما يتم تطبيق أنظمة التهوية الميكانيكية على المباني التجارية، ورش العمل، المصانع وما إلى ذلك، حيث يتم تحديد متطلبات تغيير الهواء لتوفير الصحة والرعاية الاجتماعية.

هناك ثلاث فئات من النظام:

1. دخول الهواء طبيعياً وسحب (طرد) الهواء ميكانيكياً (مثل المطابخ والحمامات).
2.  خروج الهواء طبيعياً وإدخال الهواء ميكانيكياً (مثل المصاعد).
3.  إدخال واستخراج( طرد) الهواء ميكانيكياً (بعض الحالات بالجراجات).

• في التهوية الميكانيكية هناك مراوح لاستخراج أو طرد الهواء من المبنى وتسمى مراوح سحب.
• في التهوية الميكانيكية هناك مراوح لإدخال الهواء الى المبنى وتسمى مراوح دفع.

‍

أهم الفروقات بين التهوية الميكانيكية و الطبيعية

التهوية الميكانيكية

• التكلفة الكلية لتركيب الأنظمة الميكانيكية  أكبر من الأنظمة الطبيعية  
• يوفر تغيير  الهواء و حركة هواء أكثر موثوقية و كفاءة.  
• الضوضاء واضحة  من المروحة واضطراب الهواء في مجاري الهواء  

(يمكن تقليل ذلك عن طريق تركيبب مخففات الصوت والمقسمات)

التهوية الطبيعية  

• التكلفة الكلية لتركيب الأنظمة الطبيعية  أقل من الأنظمة الميكانيكية  
• يوفر تغيير  الهواء و حركة هواء أقل موثوقية و كفاءة.  
• بدون أو  ذو ضوضاء قليلة جدا.  

مجاري الهواء ( Duct ):

في التهوية الميكانيكيةيتم استخدام مجاري الهواء (Duct)بشكل عام، هذه المجاري لديها أشكال مختلفة منها دائري أو مربع أو مستطيل وقد يكون بيضاوياً.

من أجل كفاءة توزيع الهواء، يفضل توحيد الأنابيب لشكل دائري لما يلي من أسباب:

• فرصة أقل للاضطرابات الهوائية، مقاومة أقل للاحتكاك، صلابة متساوية.
•  فقدان الحرارة أقل، نقل أقل للصوت بشكل عام، احتمالية أقل لتسرب الهواء.

عندما تكون المساحة محدودة تحت الأرضيات أو في الأسقف المعلقة، قد تكون هناك حاجة إلى أنابيب مستطيلة نسبة العرض إلى الارتفاع عالية لأسباب عملية، وتشكيل تغييرات في اتجاه مجاري الهواء في الأنابيب المستطيلة والمربعة تكون بسهولة أكبر من الدائرية.

‍

حسابات التهوية:

لحساب كمية التهوية المطلوبة وحجم مجرى التهوية، هناك طرق مختلفة ومنها طريقة استخدام الرسم البياني

المثال أدناه هو تمثيل رسومي لكمية الهواء (م³/ ث) أمام الاحتكاك أو انخفاض الضغط (باسكال لكل م) وسرعة الهواء (م / ث) لمجرى دائري، يمكن التحويل من مجرى دائري إلى حجم مكافئ لمجرى مربع أو مستطيل.

كمية الهواء = (الساعة في الهواء تغييرات × الغرفة حجم)/(الثانية ب الوقت)

Q(m3/s) = (Room volume × air change per hour)/(time in second)

‍

يمكن الحصول على تغييرات الهواء في الساعة من المعايير التشريعية المناسبة للموقف أو التوجيه المقدم، مثال على هذا النوع من الجداول:

وهذا مثال بسيط علي حسابات التهوية:

Q=  (1800×6)/3600=3 m^3⁄s

ومن الرسم البياني يتم اختيار القطر المناسب للحصول على السرعة ومعادل الأحتكاك.

حسابات الهوية معقدة أكثر فهنالك عوامل أخرى تؤثر على النتائج مثل نوع المواد المستخدمة لصنع مجرى التهوية والفواصل المستخدمة ومعامل الأحتكاك وعوامل اخري.

‍

لا تنكر التطورات التكنولوجية التي حققتها البشرية في القرن العشرين، بما في ذلك العديد من التطورات في مجال الهندسة. ومع ذلك، يجب الاستفادة من التقدم الذي أحرزته البشرية من أجل الوصول إلى التكنولوجيا المناسبة للحصول على مباني ذات تهوية جيدة باستخدام طرق بسيطة وممكنة، ورخيصة بالإضافة إلى كونها صديقة للبيئة، ومع تطورها لمواكبة التطورات العلمية والسعي لإيجاد تصور ملموس لأسلوب معماري يناسب احتياجات المجتمع؛ التهوية تأثر بشكل مباشر على نوعية الحياة وسلامة الأنسان؛ فلذلك يتم الاهتمام بها بشكل عام واختيار نوعية التهوية المناسبة لكل منطقة وبناء، ويعتمد على عوامل مختلفة منها: نظافة البيئة، وحجم المبنى و .....، يمكن أن تؤثر على تكلفة المبنى، لكن تؤثر بشكل أكبر على صحة الإنسان.

‍